DEPARTAMENTODE INGENIERÍASección Ingeniería de Minas

Visita a la mina Toromocho

Lunes 14 y martes 15 de diciembre de 2015

Geología en la carretera Central de Lima a LaOroya y geología del distrito de Toromocho –

Morococha

Vista general hacia el SO del pueblo de Morococha y del Pórfido de Toromocho desde el intrusivo Codiciada (Año 2008)

Dra. Silvia Rosas y Dr. Jean Vallance

Recorrido del lunes 14/12/15 – Carretera CentralResumen tomado de: Huldrych Kobe, Silvia Rosas & Carlos Astorga (2008) Geología de los Domos de Yauliy Malpaso, Guía de la Excursión Epr5 – XIII Congreso Latinoamericano de Geología / XIV Congreso Peruanode Geología

El recorrido desde la costa limeña, pasando por la divisoria continental del Paso Ticlio (4818 m), en el flancooccidental del Domo de Yauli, es una buena oportunidad para apreciar el potencial informativo que ofrece elvalle del río Rímac para el estudio de la geología andina, es además de especial realce la aplicación de laingeniería geológica a proyectos viales ya que las condiciones geológicas, geotécnicas y morfológicas de tipovalle encañonado, sirvieron y sirven de escenario para el diseño y construcción del ferrocarril central (Ings.Meiggs y Malinowski, Bartkoviak 1998), el cual es una importantísima obra de ingeniería. Estas condicionesgeológicas especiales también han afectado y afectan la construcción y mantenimiento de la carretera central,la cual es la principal vía de comunicación entre la selva amazónica, la sierra central y la costa.

Aspectos de superficie

El río Rímac y sus afluentes son agentes naturales que han servido para la instalación de varias centraleshidroeléctricas, como la de Matucana (Ing. P. Boner), Huampaní (Chaclacayo), complementada por ladesviación de aguas de la cuenca del río Mantaro (Laguna Marcapomacocha) vía el túnel trasandino y lascentrales de Huinco y de Carosio-Callahuanca en el Río Santa Eulalia. También las aguas del valle del RíoRímac son de gran importancia para la irrigación de diversos cultivos, además de asegurar el abastecimientode agua potable para la ciudad de Lima.

En épocas de precipitación intensa, las aguas del sistema fluvial erosionan y socavan los taludes del valle,arrasando chacras, carreteras y viviendas, originando avalanchas de lodo y rocas (huaycos).

Formaciones geológicas

La ruta de Lima a la Sierra atraviesa formaciones cretácicas de la costa (1), el Batolito de la Costa (2),secuencias volcano-sedimentarias cretácicas a terciarias (3) e intrusivos andinos tardíos (4):

(1) En la cuenca de Lima se distinguen formaciones sedimentario/volcánicas de edad Cretácico inferior(Palacios et al. 1992) del Grupo Casma (Aptiano a Albiano medio, Atherton & Webb 1989, Benavides1999) que actúan como roca hospedante del Batolito de la Costa e incluyen yacimientos de Ba-Zn-Pbde tipo Sulfuro Masivo, tal como el caso del yacimiento Perubar (distrito de Corcona, Polliand &Fontboté 2000).El Cretácico calcáreo aflora durante 2 km: Formaciones Pariatambo (calizas y margas oscurasbituminosas) y Jumasha (calizas margosas, lutitas, desde 1 km valle arriba de San Mateo yPuente Infiernillo hasta Cacray).

(2) El Batolito de la Costa se formó por un ciclo complejo de evolución ígnea, activa durante más de 80m.a. variando en composición desde gabro hasta adamelita” (Pitcher, 1978). Destacan diques oscurosandesíticos, representando manifestaciones tardías del batolito y el complejo intrusivo de Surco(Terciario inferior), con composición que varía de tonalita a gabrodiorita.

(3) El Cretácico superior a Terciario (Eoceno) inferior está compuesto en la base por la Formación clásticasedimentaria Capas Rojas (areniscas y lutitas rojizas, también calizas blanquecinas y conglomeradoscon cantos de cuarcita ) sobreyacida por formaciones gruesas plegadas volcánico-sedimentarias(Salazar 1983) llamadas Rímac, Carlos Francisco, Bellavista y Río Blanco.

(4) La zona desde la divisoria continental (Paso Ticlio) hasta el flanco occidental del Domo de Yauli,aunque cubierta extensamente por depósitos glaciares, está marcada por sistemas de fallas inversas (p.ej. el cabalgamiento frontal de la Cordillera Occidental), afectando formaciones plegadas y falladas

que además se encuentran intruidas por cuerpos intrusivos andinos tardíos de composición diorítica amonzonítica (ej. Señal Monte Meiggs y alrededores, Anticona, intrusivos de Morococha y SanCristóbal, etc.)Sistemas de vetas y cuerpos de reemplazamiento, como resultado de actividad hidrotermal relacionadaa estos intrusivos, representan el objeto de las numerosas operaciones mineras en toda la región.

Parada 1: Pliegues en chevron (Km 82 de la carretera central)

354118 E, 8695019 N, 2532 msnm

Calizas y chert del Cretácico medio (Formación Pariatambo?) afectadas por pliegues en chevron asociados afallas inversas que elevan a estas rocas por encima de estratos volcánicos terciarios producto de la tectónicaIncaica (Eoceno superior, Mégard 1979, fig. 1).

Fig 1.- Pliegues en chevron, localidad: Tambo de Viso, km. 82 de la Carretera Central.

Parada 2: Puente Infiernillo

360448 E, 8702443 N, 3325 msnm

Éste puente, construido en una zona en donde el río Rímac se presenta extremadamente encañonado entre lasformaciones calcáreas cretácicas, zona conocida como “El Infiernillo”, permitió salvar un obstáculoconsiderable durante la construcción de la Carretera y Ferrocarril Central (fig. 2)

Fig. 2.- Fotos que muestran los puentes de la Carretera y el Ferrocarril central en la zona del Infiernillo. Foto de laizquierda muestra la antigua Carretera Central. Nótese en la foto de la derecha lo escarpado de las paredes del cañón

formadas por las calizas cretácicas (foto de la izq. tomada por el Ing. Thomka en los años 1955 – 1956, desde las alturasde Cacray).

Parada 3: Entre Casapalca y Ticlio

369120 E, 8716964 N, 4696 msnm

Intrusivos tardíos (terciarios) de composición diorítica (figs. 3 y 4) a monzonítica intersectando localmente ala formación Capas Rojas. La edad de estos intrusivos es miocénica (14.1 – 6.6 Ma) estando, los más jóvenes,en la región de Morococha y San Cristóbal, relacionados a las fases de mineralización presentes en estaslocalidades (Beuchat 2003).

Fig. 3.- Vista del Monte Meiggs mostrando roca intrusiva en la cúspide y la Formación Casapalca (Capas Rojas) en lasladeras.

Fig. 4.- Vista de Cerro Ticlio, se observa intrusivos terciarios, Diorita Anticona alojando vetas polimetálicas, cuerpos dedacita y “roof pendants” de calizas Jumasha

Intrusivoterciario

FormaciónCasapalca

Parada 4: Ticlio (fig. 5)

370258 E, 8717929 N, 4818 msnm

Fig. 5.- El punto ferroviario más alto del mundo.

Aquí comienza el recorrido dentro del Domo de Yauli (fig. 6), que tiene una longitud de 35 kms desde Ticlioen el norte hasta el pueblo de Suitucancha en el extremo sur por 15 kms de ancho a la altura de San Cristóbal.Aloja a dos de los distritos mineros de clase mundial más grandes del Perú Central.

Parada 5: Morococha

376118 E, 8718974 N, 4820 msnm

Éste es uno de los distritos mineros activos en el Domo de Yauli, estando constituido por un pórfido de Cu-Mo-(Au) (Unidad de Toromocho, fig. 6), rodeado por un skarn de Zn-Pb y de cuerpos de reemplazamiento enrocas carbonatadas asociados a vetas (Zn-Pb-Cu-Ag) que cortan toda la secuencia estratigráfica y sonespecialmente ricas al cortar el Grupo Mitu permotriásico y la base del Grupo Pucará triásico-jurásico. Elyacimiento de Morococha en particular explota estos cuerpos y vetas, la continuación de algunos de los cualespuede ser incluso observada en superficie. Como se mencionó más arriba esta mineralización está asociada alemplazamiento intrusivo de los numerosos cuerpos magmáticos de edad miocénica de la región (Beuchat2003).

Fig. 6.- Antigua vista panorámica del Pórfido Toromocho

Parada 6: Santa Rosa de Saco395733 E, 9720952 N, 3852 msnm

Observación de los afloramientos del Grupo Pucará de la quebrada Tincocancha (tres colores de alteracióndiferenciando las tres formaciones, fig. 7, Rosas 1994, Rosas& Fontboté 1995, Rosas et al. 2007, Ritterbushet al. 2014, 2015)

i. Formación Chambará: 25 m de potencia, Dolomías y calizas dolomíticas. Facies sedimentariassomeras, submareales a intermareales.

ii. Formación Aramachay: 25 m de potencia. Dos unidades. Unidad inferior sedimentos arcillososfuertemente recristalizados, con chert. Facies de cuenca relativamente profunda. Unidad superiordolomías, tobas chert. Facies submareales a supramareales.

iii. Formación Condorsinga: 354 m de potencia. Calizas, Basalto Montero en la base. Facies somerassubmareales a supramareales..

Fig. 7.- Sección típica del Grupo Pucara en Domo de Yauli.

FormaciónCondorsinga

BasaltoMontero

FormaciónAramachay

FormaciónChambará

Grupo Mitu

Al borde del río: Cuaternario: Travertino (fig. 8)

Fig. 8.- Afloramiento de travertinosen Santa Rosa de Saco

Parada 7: Localidad de Chúlec (figs. 9 y 10)

Fabuloso corte que nos muestra la secuencia estratigráfica desde el techo del Grupo Pucará (FormaciónCondorsinga, edad Toarciano, calizas de facies perimareales), pasando por el Grupo Goyllarisquizga(Bajociano superior – Aptiano superior, lutitas y lodolitas rojas con intercalaciones de bancos de areniscas,correspondientes a las facies más proximales del grupo), hasta las formaciones calcáreas cretácicas (Aptianosuperior a Albiano medio: Formaciones Pariahuanca, Chúlec y Pariatambo).

Fig. 9.- Río Mantaro discurriendo entre las formaciones mesozoicas altamente plegadas. En primer plano Chúlec y alfondo las instalaciones de La Oroya

Fig. 10.- Detalle de la foto anterior, tomado desde la carretera central, mostrando afloramientos en la margen Este delrío Mantaro, en donde se observa de izquierda a derecha: La Formación Condorsinga, el Grupo Goyllarisquisga y las

Formaciones Pariahuanca y Chúlec.

Bibliografía

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- Bartkoviak, D., 1998, Ernesto Malinowsky (1818-1899) Constructor del Ferrocarril Transandino. Banco Central deReserva del Peru, Fondo Editorial, p. 150-185.

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- Pitcher, W. S., 1978, The anatomy of a batholith. Jour. Geol. Soc. London, 135, p. 157-182- Ritterbush, K.A., Bottjer, D.J., Corsetti, F.A. & Rosas, S. (2014) New Evidence on the Role of Siliceous Sponges in

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- Ritterbush, K.A., Rosas, S., Corsetti, F.A., Bottjer, D.J., & West, A.J. (2015) Andean sponges reveal long-termbenthic ecosystemshifts following the end-Triassic mass extinction. Palaeogeography, Palaeoclimatology,Palaeoecology, 420, p. 193–209

- Rosas, S., 1994, Facies diagenetic evolution, and sequence analisys along a SW-NE profile in the southern Pucarabasin (Upper Triassic.Lower Jurassic), Central Perú. Heidelberg geowissenschaftliche Habhandlungen, 80, 337 p.

- Rosas, S. & Fontbote, L., 1995, Evolución Sedimentológica del Grupo Pucará (Triásico superior – Jurásico inferior)en un perfil SW-NE en el centro del Perú. Volumen Jubilar Alberto Benavides, Sociedad Geológica del Perú, 279-309.

- Rosas, S., Fontbote, L., & Tankard, A., 2007, Tectonic evolution and paleogeography of the Mesozoic Pucará Basin,central Peru: Journal of South American Earth Sciences, v. 24, p. 1–24.

- Salazar, D.H., 1983, Geología de los cuadrángulos de Matucana y Huarochirí. Boletín del Instituto Geológico, Mineroy Metalúrgico, Serie A, Carta Geológica Nacional, 36, 68 p.

FormaciónCondorsinga

GrupoGoyllar

FormaciónPariahuanca

FormaciónChúlec

Geología del distrito de Toromocho – Morococha

La información geológica y metalogénica presentada a continuación es una compilación de los trabajosrealizados en la Universidad de Ginebra (Suiza) por el equipo del Prof. Lluis Fontobté.

Las referencias utilizadas son:Ageneau M. (2008). Genesis of Ag-rich mineralisation in the Buenaventura and Galera veins, Yacumina zone,

SW part of the Morococha district, central Peru. Msc. Thesis, Geneva University, 123 p.Catchpole H., Kouzmanov K., Bendezú A., Ovtcharova M., Spikings R. Stein H. & Fontboté L. (2015). Timing

of porphyry (Cu-Mo) and base metal (Zn-Pb-Ag-Cu) mineralisation in a magmatic-hydrothermalsystem—Morococha district, Peru. Mineralium Deposita, Volume 50, Issue 8, pp 895-922. DOI10.1007/s00126-014-0564-x

Regional geological setting

The Andean Cordillera is formed by two parallel structures, the Western Cordillera resulting from theCenozoic arc magmatism and the Eastern Cordillera corresponding to uplift or lesser subsidence (Médard,1984; Benavides-Cáceres, 1999). Between these two Cordilleras, interandean depressions were formedcorresponding to a high plateau commonly called “Altiplano”.

The Morococha district is part of the Miocene metallogenic belt which extends fromthe northern to thecentral part of Peru along the Western Cordillera and close to the Altiplano. This Miocene metallogenic beltis characterised by a large amount of various hydrothermal deposits formed between 6 and 20 Ma (Bissig etal, submitted). All types of mineralisation are associated in space and time with calc-alkaline magmatism(Noble and McKee, 1999).

The Morococha district occupies the northern part of the Domo de Yauli complex and is located in theeastern flank of the Western Cordillera (Fig. 1 y 2). Excelsior phyllites, lower Paleozoic quartzites and shalesform the basement in the district, which is discordantly overlain by the red beds of Permian Mitu Group andlate Permian Catalina Volcanics (Nagell, 1960; Petersen, 1965; Beuchat, 2003).

The Excelsior Group is deformed by Variscan orogenesis, in the Devonian (Lepry, 1981). The angularunconformity between the Excelsior group and the Mitu Group results from a mid-Paleozoic uplift. AnotherPermo-Triassic active phase deformed extensionally the Mitu Group and the Catalina Volcanics, resulting invariation of the thickness of the formation along the Cordillera.

The Catalina Volcanics consist of pyroclastic flows formed during a late Paleozoic volcanic phase.In some parts the basement is overlain by the Jurassic Pucará formation which is essentially composed

by limestones (Rosas et al., 2007). Another mid-Mesozoic volcanic phase is recorded within the Pucarálimestone sequence - the Sacracancha trachyte and the Montero Basalt. In the Domo de Yauli complex, lens-like bodies of anhydrite and gypsum are located at the contact between the Mitu Group and the CatalinaVolcanics and/or the Pucará limestones.

The Cretaceous Goyllarisquiza Group, which is composed essentially by sandstones and limestones,overlays unconformably the Jurassic Pucará formation.

The Cretaceous Machay Series, which overlays the Goyllarisquiza Group, is divided in four sub-series(Chulec, Pariatambo, Jumasha and Celedin) and is composed mainly by limestones, sometimes bituminous.

These lithological units form an anticline structure oriented NNW-SSE, with the Excelsior and Mitugroup cropping out in its central part. This basement is followed by the Tertiary sedimentary rocks in thewestern and eastern flanks of the structure (Fig.3). The Cretaceous Casapalca-Pocobamba red beds overlaydiscordantly the Machay limestone. Tacaza and Sillapaga volcanics, which are the result of an intense Tertiaryvolcanic activity, overlay the red beds. Uplift following the Permian orogenesis, is responsible for the erosionof Paleozoic sediments and deposition of the red beds (Petersen, 1965).

Fig. 11. Geologic map of Domo de Yauli (Ageneau, 2008)

The Morococha district is dominated by an anticline structure, which core consists of the volcanic rocksof the Mitu group, covered by the sedimentary formations of the Machay Series and the Pucará limestones(Fig.2 y 3).

Fig. 12. Geologic map of theMorococha district,modified from Bendezú et al. (2008a), based on Lepry (1981)andAlvarez (1999), maps of the Cerro de Pasco Corporation (1965) and Centromin Peru (2002), and maps produced

during this study (Catchpole et al., 2015).

Timing of porphyry (Cu-Mo) and base metal (Zn-Pb-Ag-Cu) mineralisation in a magmatic-hydrothermal system—Morococha district, Peru (Catchpole et al., 2015)

The Morococha district in central Peru is characterised by economically important Cordilleranpolymetallic (Zn-Pb-Ag-Cu) vein and replacement bodies and the large Toromocho porphyry Cu-Mo depositin its centre. U-Pb, Re-Os, and 40Ar/39Ar geochronology data for various porphyry-related hydrothermalmineralisation styles record a 3.5-Ma multi-stage history of magmatichydrothermal activity in the district.

In the lateMiocene, three individual magmatic-hydrothermal centres were active: the Codiciada,Toromocho, and Ticlio centres, each separated in time and space. The Codiciada centre is the oldestmagmatichydrothermal system in the district and consists of a composite porphyry stock associated withanhydrous skarn and quartz-molybdenite veins.

The hydrothermal events are recorded by a titanite U-Pb age at 9.3±0.2 Ma and a molybdenite Re-Osage at 9.26 ± 0.03 Ma. These ages areindistinguishable from zircon U-Pb ages for porphyry intrusions of thecomposite stock and indicate a time span of 0.2 Ma for magmatic-hydrothermal activity. The small Ticliomagmatic-hydrothermal centre in the west of the district has a maximum duration of 0.3 Ma, ranging fromporphyry emplacement to porphyry mineralisation at 8.04±0.14 Ma (40Ar/39Ar muscovite cooling age).

The Toromocho magmatic-hydrothermal centre has a minimum of five recorded porphyry intrusionsthat span a total of 1.3 Ma and is responsible for the formation of the giant Toromocho Cu-Mo deposit. Atleast two hydrothermal pulses are identified. Post-dating a first pulse of molybdenite mineralisation,widespread hydrous skarn covers an area of over 6 km2 and is recorded by five 40Ar/39Ar cooling ages at 7.2–6.8 Ma. These ages mark the end of the slowly cooling and long-lived Toromocho magmatic-hydrothermalcentre soon after lastmagmatic activity at 7.26±0.02 Ma.

District-wide (50 km2) Cordilleran base metal vein and replacement bodies post-date the youngestrecorded porphyry mineralisation event at Toromocho by more than 0.5 Ma. Polymetallic veins (5.78±0.10and 5.72±0.18 Ma; 40Ar/39Ar ages) and the Manto Italia polymetallic replacement bodies (6.23±0.12 and6.0±0.2Ma; 40Ar/39Ar ages) are interpreted to have been formed by a single hydrothermal pulse. Hydrothermalactivity ceased after the formation of the base metal vein and replacement bodies. Overlapping monazite U-Pb(8.26±0.18 Ma) and muscovite 40Ar/39Ar ages (8.1±0.5 Ma) from the early base metal stage of one Cordilleranvein sample in the Sulfurosa area provide evidence that a discrete hydrothermal pulse was responsable forpolymetallic vein formation 2.6 Ma prior to the districtwide polymetallic veins. These ages pre-date those ofToromocho porphyry Cu-Mo formation and show that Zn-Pb-Ag-Cu mineralisation formed during severaldiscrete magmatic-hydrothermal pulses in the same district.

Fig. 13. Geological map of mining level 400 (4,375 m a.s.l.) showing the distribution of mineralised bodies (compiledand projected from multiple mining levels) and schematic cross-section in the central Morococha district, compiled

from geological maps of the Cerro de Pasco Copper Corp. (1920–1960), Centromin Peru, Pan American Silver Corp.And León Pimentel (2006). The vertical exaggeration is 1.8. New radiogenic isotope ages (this study) for

differentmineralisation types are reported and different mineralisation styles are indicated by numbers 1–6 in the profile(Catchpole et al., 2015).

Fig. 14. Summary diagram for the timing of middle to late Miocene magmatic and hydrothermal events of theMorococha magmatic-hydrothermal system (Catchpole et al., 2015).